小型矿用可移动式救生舱整体结构设计.docx

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小型矿用可移动式救生舱整体结构设计

摘要

救生舱，是在矿井出现瓦斯爆炸、顶板塌方、透水和火灾等灾害时专门用于避难的场所，矿工在救生舱内避难直到可以安全撤离或等到救援人员。

目前，世界各国都在大力建设矿井避难硐室和研制矿用救生舱，以便在矿井发生事故后为无法及时撤离的矿工提供一个安全的密闭空间。

矿用可移动式救生舱采用先进的制造技术，用于灾变发生后的紧急避险，对外能够抵抗爆炸冲击、抵御高温烟气、隔绝有毒有害气体，对内提供氧气、食物、水，去除有毒有害气体，创造生存基本条件，并为应急救援创造条件、赢取时间。

本文首先从矿用救生舱的用途、分类及国内外矿用救生舱的特点着手，在分析了矿用可移动式救生舱在未来煤矿安全领域的市场的同时，总结了现阶段国内外常见的矿用可移动式救生舱的理论方法及设计产品，提出了小型矿用可移动式救生舱的设计方案。

本方案拟定了矿用救生舱设计计算的基本参数，结合不同厂家的设计方案进行性能对比，综合方案的安全性、可靠性、操作性等考虑确定设计方案。

然后选择性能良好、经济实用的相关配套设施，本文着重对救生舱具体系统部分的设计计算做出了详细的论述。

关键词：

矿用救生舱可移动式救生舱密闭空间系统性能对比

Abstract

Therescuecapsule,intheminegasexplosioninspecializedplacesforrefugewhentheroofcollapse,floodsandfiresandotherdisasters,minersinthelife-savingcabinrefugeuntilyoucansafelyevacuateorwaitforrescuepersonnel.Atpresent,countriesintheworldineffortstobuildtheminerefugechamberandthedevelopmentofmininglife-savingcabin,inordertoprovideforthetimelyevacuationoftheminersafteranaccidentinthemineasafeconfinedspace.

Miningtheuseofadvancedmanufacturingtechnologytothemobilelife-savingcompartmentfortheemergencyafterthedisasteroccurred,abletoresistexternblastshocktowithstandthehightemperaturefluegas,isolatedfromthetoxicandharmfulgases,internalsupplyoxygen,food,water,removalofpoisonousgases,andtocreatelivingconditionsandtocreateconditionsfortheemergencyrescuetowintime.

Firstly,fromtheminewiththeuseandclassificationoflife-savingtank,domesticandinternationalminethecharacteristicsoflife-savingtankstarttheanalysisofminingthemovablerefugechambermarketinthefieldofcoalminesafety,whilealsosummarizesthestageofdomesticandforeignpopularmineusingthemovablerefugechambertheoreticalmethodsanddesignproducts.

Theprogramtodeterminethebasicparametersinvolvedinminerescuecapsuledesigncalculations,thenacombinationofdifferentmanufacturerstothesuperiorityofcontrast,thecomprehensivecostconsiderations,chooseagoodperformance,economicalandpracticalsupportingrelatedproducts.

Andfocusonkeypartsofthesystemoflife-savingtankdesigncalculationsmadeindetail.

Keywords:

minerefugechambermobilerefugechamberConfinedSpacesSystemsuperioritycontrast

前言

随着现代工业的不断发展，世界各国专家纷纷预测，在21世纪前50年内，世界能源的发展趋势仍将以化石燃料为主。

随着石油、天然气资源的日渐短缺和洁净煤技术的进一步发展，煤炭的重要性和地位还会逐渐提升。

根据我国资源状况和煤炭在能源生产及消费结构中的比例，以煤炭为主体的能源结构在相当长一段时间内不会改变。

我国能源资源的基本特点（富煤、贫油、少气）决定了煤炭在一次能源中的重要地位。

我国煤炭资源总量为5.6万亿吨，其中已探明储量为1万亿吨，占世界总量的11%（石油占2.4%，天然气占1.2%）。

煤炭是我国最安全、最经济、最可靠的能源。

我国煤炭资源总量远远超过石油和天然气资源。

目前，世界石油价格居高不下，煤炭的成本优势更加明显。

欧佩克要把石油价格稳定在每桶25美元到30美元之间，而煤炭通过直接液化制成的成品油成本是每桶15美元左右。

1999年我国石油净进口量为4000万吨，去年进口7000万吨（花费200亿美元以上）。

据预测，到2020年我国石油供需缺口将更大，全靠进口不仅动用大笔外汇，而且受制于人，加大了能源安全供应的隐患。

因此，以煤炭液化生产的液体燃料和用水煤浆替代石油将是必然的趋势。

从这个意义上讲，煤炭在未来我国国民经济中的地位将更为重要。

作为世界上最大的煤炭生产国，矿难一直是我国矿山安全生产挥之不去的阴影。

每年我国矿难死亡人数占世界煤矿事故死亡人数的80%。

世界每发生20起煤矿灾难中，就有8起发生在中国。

井下发生瓦斯煤尘事故时，人员伤亡的75％是由于有毒有害气体造成的；而当事故发生后，由于缺乏专业救助设备（主要是自救器和救护队救援）不能使矿工得到及时、有效救助，从而造成我国煤矿矿难事故频发。

权威资料显示，目前我国煤矿事故死亡人数远远超过世界其他产煤国家煤矿事故人数总和，2003年我国煤矿灾难死亡人数超过6000人，百万吨死亡率约为4.00。

2004年上半年，全国煤炭共发生伤亡事故1736起，死亡2537人，百万吨死亡率为2.96。

而美国在1998年百万吨死亡率仅为0.03左右。

有人统计，我国煤矿事故死亡率是美国的145倍，是印度的13倍。

为了从根本上解决矿井发生重大事故后，相关救援技术装备不能满足需要的问题，2006年科技部批准立项了国家“十一五”科技支撑计划“矿井重大灾害应急救援关键技术研究”项目，这一项目为矿山救援设备的发展提供了契机。

2010年智利矿难33名矿工的成功获救不仅震撼了世界，也加快了我国矿井安全技术的研发，通过对美国、加拿大、澳大利亚等地矿井安全生产的调研，国家安监总局推出了以建设矿用安全救生舱为代表的安全避险系统。

因此，研制矿用安全救生舱应运而生，不但市场前景广阔，而且能够产生很大的社会效益和经济效益。

矿用安全救生舱是在矿井出现瓦斯爆炸、顶板塌方、透水和火灾等灾害时专门用于避难的场所，矿工在救生舱内避难直到可以安全撤离或等到救援人员。

在煤矿井下设置和使用应急安全救生舱，能够在事故发生后为矿井幸存者提供一个安全密闭的空间，对内能为被困矿工提供食物、H2O、O2，并去除有害有毒气体，赢得较长的生存时间，对外能够抵御事故发生后的高温烟气，隔绝有害有毒气体。

同时，被困人员还能通过救生舱内的通讯监测设备，引导外界救援，为救援工作赢得宝贵的时间，减少矿难事故中的伤亡人数。

1设计任务及要求

1.1设计任务

煤矿、金属及非金属矿山等井下作业区域，具有发生火灾、煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸危险性矿井矿难的可能性。

在恶劣的井下环境中，为被困人员提供一个隔绝的安全场所，配备各种必需装备，在一定时间内维持被困人员的生命，就大大增加被困人员逃生和成功救援的几率。

因此，灾变发生后的紧急避险，救生舱对外能够抵抗爆炸冲击、抵御高温烟气、隔绝有毒有害气体，对内提供氧气、食物、水，去除有毒有害气体，创造生存基本条件，从而为应急救援创造条件、赢取时间。

1.2设计要求

选用的救生舱的适用范围和适用条件，应符合所服务区域的特点和可能发生的灾害类型。

数量应满足所服务区域人员紧急避险的需要。

（1）救生舱应具备过渡舱结构。

过渡舱的净容积应不小于1.2m3，内设压缩空气幕和压气喷淋装置。

生存舱提供的生存空间应不小于每人0.8m3，且总有效容积不小于5m3。

（2）救生舱应具有足够的强度和气密性。

硬体式救生舱在+500±20Pa压力下，泄压速率应不大于300±20Pa/h；软体救生舱在+500±20Pa压力下，泄压速率应不大于350Pa/h；舱内气压应始终保持高于外界气压100～500Pa，且能根据实际情况进行调节。

（3）救生舱应选用抗高温老化、无腐蚀性、无公害的环保材料。

救生舱外体颜色在煤矿井下照明条件下应醒目，宜采用黄色或红色。

（4）选用的救生舱应具备矿井压风、供水、通讯接口。

应设压风减压、消音、过滤装置和带有阀门控制的呼吸嘴,压风出口压力在0.1-0.3MPa之间，连续噪声不大于70dB，过滤装置具备油水分离功能。

（5）救生舱应配备内外环境参数检测或监测仪器，能对救生舱内的O2、CH4、CO2、CO、温度、湿度和救生舱外的O2、CH4、CO2、CO进行检测或监测。

（6）救生舱应按设计的额定避险人数配备供氧和有害气体去除设施、食品和饮用水以及自救器、急救箱、照明、工具箱、灭火器、人体排泄物收集处理装置等辅助设施，备用系数不小于5%的。

（7）自备氧供气系统供氧量应不低于0.3m3/min·人；采用高压气瓶供气系统时应有减压装置。

有害气体去除设施处理CO2的能力应不低于每人0.5L/min，处理CO的能力应能保证20分钟内将CO浓度由0.04%降到0.0024%。

应配备促进内部空气循环的设施，流量不低于20L/min。

配备的食品不少于2000Kj/人·天，饮用水不少于0.5L/人·天。

配备的自救器应为隔离式，连续使用时间不低于45min。

（8）救生舱的安装应有设计和作业规程，并严格按照产品说明书进行。

救生舱安装在20m范围内煤（岩）层稳定，采用不燃性材料支护，通风良好，无积水和杂物堆积，满足安全出口的要求安装不得影响矿井正常生产和通风的巷道中，宜在岩（煤）壁掏槽或扩帮放置。

（9）救生舱应接入矿井压风管路、供水管路，并在舱内设置直通矿调度室的固定电话。

安设救生舱处应设安全监控系统传感器和人员定位基站，对救生舱附近的O2、CH4、CO2、CO、温度、救生舱附近人员情况进行实时监测。

（10）救